Способ запуска газотурбинного двигателя

 

Использование: двигателестроение, в частности, в системах запуска газотурбинных двигателей. Цель изобретения: повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива. Сущность изобретения: воспламенение топливовоздушной смеси посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива и высокотемпературного газа твердотопливного газогенератора, причем в течение 0,5-2 с газ из ТТГГ подают с температурой 1200-1700°С, а затем - с температурой 900-1200°С. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 02 С 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

C (21) 4866835/06 (22) 17.09.90 (46) 15.10.92. Бюл. М 38 (71) Опытно-конструкторское бюро "Темп" и

Челябинское специальное конструкторское бюро "Турбина" (72) В.А.Рязанцев, Б.П.Коган, В,Б.Панафидин, B.Ï.Ïðèõîä÷åíêî, М,Н.Севастьянов, С.Ю.Серебренников, Н.Ф,Строков и

В. М,Тюпаев (56) Заявка ФРГ N 3441509, кл. F 02 С 7/27, 1986. (54) СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОТУРБИННОГО

ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть использовано в системах запуска

ГТД.

Известен способ запуска газотурбинного двигателя путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 12000С от твердотопливного газогенератора (ТТГГ) для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки и воспламенения топливовоздушной смеси.

Недостатком известного способа является низкая надежность запуска из-за вытеснения газом ТТГГ, идущим на воспламенение, воздушного заряда из околофорсуночного пространства и ухудшения кислородного баланса камеры сгорания

ГТД.

„„ Ы„„1768785 А1 (57) Использование: двигателестроение, в частности, в системах запуска газотурбинныхдвигателей. Цель изобретения: повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива.

Сущность изобретения: воспламенение топливовоздушной смеси посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива и высокотемпературного газа твердотопливного газогенератора, причем в течение 0,5 — 2 с газ из ТТГГ подают с температурой 1200 — 1700 С, а затем — с температурой 900 — 1200 С. 4 ил.

Другим недостатком известного решения является необходимость подачи дополнительного расхода газа, идущего на воспламенение, а также необходимость подачи газа от ТТГГ с температурой не ниже

1200 С в течение всего процесса запуска, что отрицательно сказывается на условиях и ресурсе работы турбины и приводит к срабатыванию сигнальных термопар аварийной остановки запуска ГТД.

Целью изобретения является повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива за счет улучшения использования его массовоэнергетических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе запуска ГТД путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200 С от твердотопливного газогене1768785 ратора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки и воспламенения топливовоздушной смеси дополнительно после подачи высокотемпературного газа осуществляют подачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900ОС-1200 С, причем подачу высокотемпературного газа осуществляют с температурой не выше 1700 С в течение

0,5-2 с, а воспламенение топливовоздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива с находящимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для запуска ГТД, а на фиг.2,3,4 представлен примерный характер изменения параметров процесса запуска, Устройство содержит ТТГГ 1, соединенный трубопроводом 2 с пусковым соплом 3 турбины 4, Часть трубопровода 2 расположена в камере сгорания ГТД в зоне распыла топлива, поступающего на форсунку 5 из системы топливопитания через топливный клапан 6.

На фиг.2 показан характер раскрутки (скорости вращения) турбины в процессе запуска ГТД. На фиг,3 кривая 7 соответствует характеру изменения температуры газа, подаваемого из ТТГГ, а кривая 8 — из пускового сопла 3, причем штриховой линией обозначены кривые, соответствующие запуску ГТД пс известному решению (прототипу), когда газ подается из ТТГГ с температурой не ниже 1200 С в течение всего процесса запуска. На фиг.4 приведена кривая температуры стенки трубопровода 2, расположенной в зоне распыла топлива.

Запуск осуществляется следующим образом.

После подачи сигнала и начала горения твердого топлива газ из ТТГГ 1 в течение

0,5...2 с генерируется с температурой 12001700 С и подается по трубопроводу 2 в пусковое сопла 3 на раскрутку турбины 4. 3а это время турбина раскручивается до оборотов открытия топливного клапана 6п кл (фиг.2), а участок трубопровода 2, расположенный в зоне распыла, разогревается до температуры 700 — 800 С (фиг.4), достаточной для воспламенения начинающего поступать с форсунки 5 топлива. 8 то же время температура газа, истекающего из сопла 3 на турбину 4, с учетом начальных теплопотерь в трубопроводе 2 еще не достигает значений предельно допустимой температуры Т», при которой срабатывают сигнальные термопары аварийной остановки двигателя

5 (фиг.3, кривая 8).

В дальнейшем газ из ТТГГ генерируется с температурой 900 — 1200 С (фиг.3, кривая

7), что обеспечивает поддержание температуры стенки трубопровода 2 на уровне, до10 статочном для воспламенения топлива (фиг.4), и в то же время не позволяет температуре газа, поступающего из сопла 3 на турбину 4 превысить предельное значение

Т (фиг.3, кривая 8). При этом весь газ

15 ТТГГ отводится на раскрутку турбины, не попадая в камеру сгорания ГТД и не ухудшая ее кислородного баланса, Благодаря этому, поступающее с форсунки 5 топливо, контактируя с раскаленной поверхности

20 трубопровода 2, надежно воспламеняется и стабильно горит в кислородной среде камеры сгорания ГТД, Применение данного способа позволяет стабилизировать процессы воспламене25 ния и горения топлива, исключить опасность аварийной остановки двигателя и повысить надежность запуска ГТД, Кроме этого более полное использование газов

ТТГГ для раскрутки турбины обеспечивает

30 экономию твердого топлива ТТГГ.

Формула изобретения

Способ запуска газотурбинного двигателя путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200 С от

35 твердотопливного газогенератора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки, воспламенения топливовоздушной смеси, отличающийся

40 тем, что, с целью повышения надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива за счет улучшения использования его массово-энергетических воз45 можностей, дополнительно после подачи высокотемпературного газа осуществляют подачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900-1200 С, причем подачу высокотемпературного газа осуще50 ствляют с температурой не выше 1700 С в течение 0,5 — 2,0 ч, а воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена, истекающего из форсунки топлива с находя55 щимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины, 1768785

1768785

Редактор

Заказ 3629 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0g

7 о

gP0

Составитель В. Рязанцев

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь